[发明专利]串联飞轮储能阵列装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种串联飞轮储能阵列装置及其控制方法，其中，装置包括：直流电网、多个飞轮储能单元、预充电支路、旁路支路和阵列控制器，其中，预充电支路，用于为飞轮储能单元中的直流侧电容充电；旁路支路，用于预充电完毕后，旁路预充电支路；阵列控制器，用于与直流电网的电压匹配后，调节每个飞轮储能单元的飞轮转速进行充电或放电，实现直流电网储能。该装置用于直流电网储能，具有模块化结构，通过增加或减少单元数量可实现不同直流电网的电压匹配，简单易实现。

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，特别涉及一种串联飞轮储能阵列装置及其控制方法。

背景技术

飞轮储能是一种物理储能方式，电能与飞轮动能通过电机互相转换。大容量飞轮储能装置受飞轮材料、成本等因素约束，制作困难；小容量飞轮装置所存储的能量有限，在大功率储能中无法满足应用需求。飞轮储能阵列将多台一定容量的飞轮储能装置以一定的连接方式进行组合并协调控制，是实现大容量、高功率能量存储的解决方案。

目前，飞轮储能阵列的研究及应用集中于并联结构，即多个储能单元的母线直流端并联连接，如多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统，再比如，并联储能飞轮阵列均衡控制装置及方法。虽然目前的飞轮储能阵列的并联结构能够实现扩充容量和功率的目的，但是受电力电子器件耐压条件限制，其应用的直流电网电压等级不会很高，即并联飞轮储能装置仅适用于低压直流电网储能，适用性较差，亟待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种串联飞轮储能阵列装置，该装置用于直流电网储能，具有模块化结构，通过增加或减少单元数量可实现不同直流电网的电压匹配，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种串联飞轮储能阵列装置的控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种串联飞轮储能阵列装置，包括：直流电网和多个飞轮储能单元；预充电支路，用于为所述飞轮储能单元中的直流侧电容充电；旁路支路，用于预充电完毕后，旁路预充电支路；阵列控制器，用于与所述直流电网的电压匹配后，调节所述每个飞轮储能单元的飞轮转速进行充电或放电，实现直流电网储能。

本发明实施例的串联飞轮储能阵列装置，与单台飞轮储能装置相比，其具有容量大、功率高等优势；与并联飞轮储能装置相比，其母线电压等级可任意扩展，可适用于高压直流电网，从而在实现容量和功率任意扩展的同时，实现母线电压等级的任意扩展，以适配高压直流电网，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的串联飞轮储能阵列装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述每个飞轮储能单元包括飞轮本体、电机、AC/DC变流器、第一断路器和第二断路器，其中，所述第一断路器串联连接在单元直流母线内，所述第二断路器并联连接在所述单元直流母线内。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预充电支路包括预充电断路器和充电电阻器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述旁路支路包括旁路断路器和电抗器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多个飞轮储能单元的直流端串联连接。